Windows DLL ve Header İlişkisi

Windows aslında arkaplanda çok düzenli bir mekanizmaya sahip bir işletim sistemidir. Bu düzen kullanıcının girdiği herhangi bir input’tan bilgisayarın output’una kadar geçerlidir.

Mesela yeni bir text dosyası oluşturmak istediğinizde, arkaplanda dosya oluşturmaya yarayan windows api fonksiyonu (CreateFile) call edilir. Daha sonra bu fonksiyon başka bir dll’e forward edilir ve syscall/sysenter yapılarak kernel diyarına geçiş yapılır. Gerisi ise kernel ile çalışan driver ve manager’lara kalmış işlemlerdir (burada yapılan işlemleri görebilmek için windbg kullanılabilir).

Peki biz dosya oluşturmayı sağlayan winapi fonksiyonunu direkt olarak call etsek nasıl olur? CreateFile fonksiyonu kernel32.dll modülüne ait bir fonksiyon olarak geçer. Bu fonksiyonu kullanmak istediğimizde ise dll’i değil, fonksiyonun tanımlandığı header’ı (Windows.h) include etmemiz gerekiyor.

Windows.h Windows API’sindeki tüm fonksiyonlar, programcılar tarafından kullanılan tüm yaygın makrolar ve Windows tarafından kullanılan veri türleri için bildirimler içeren header dosyasıdır.

CreateFile fonksiyonunun kullanımına baktığımızda ise aslında filapi.h header’ında olduğunu görüyoruz. Demekki buradan şöyle bişey çıkarabiliriz:

Well Known DLLs

kernel32.dll: Low level NTDLL wrappers.
user32.dll: User interface primitives used by graphical programs with menus, toolboxes, prompts, windows ..
shell.dll
gdi32.dll: Basic drawing primitives.
ole32.dll
MSVCRT.DLL: Implementation of the C standard library stdlib.
advapi.dll: Contains functions for system-related tasks such as registry and registry handling.
WS_32.DLL: Winsock2 library contains a socket implementation.
Ntdll.dll: Interface to Kernel. Not used by Windows programs directly.
Wininet.dll: Provides high level network APIs, for instance, HttpOpenRequest, FtpGetFile …

Main Headers

windows.h: Basic header file of Windows API
WinError.h: Error codes and strings
tchar.h: Provides the macro _T(…) and TEXT(…) for Unicode/ANSI string encoding handling.
wchar.h: Wide Character - UTF16 or wchar
global.h
ntfsb.h
Winsock2.h: Network sockets
Winbase.h: Windows types definitions
WinUser.h: Windows Messages
ShellAPI.h: Shell API
ShFolder.h: Folder definitions
Commdlg.h: Commom Controls (COM based)
Dlgs.h: Dialog definitions
IUnknown.h: COM header
conio.h: Console Input/Output functions - it is heritage grom MSDOS.

WinAPI Data Types

Windows API’lerle programlama yapmadan önce kendi syntax’ini ve veri tiplerini anlamakta fayda var. WinAPI C/C++ tabanında yazıldığına rağmen ben bunun ayrı bir dil olduğunu hayal ederim (sizin düşünmenize gerek yok). Çünkü windows kendi içinde çok fazla veri tipine sahip ve sadece kendi veri tiplerini kullanarak programlamaya izin veriyor. Örneğin integer veri tipini kabul etmez, dword veri tipini kabul eder. Halbuki ikisi de aynı şey (nerdeyse). Yazının ilerisinde ne demek istediğimi daha iyi anlayacaksınız.

Function Prefix Types

İlk önce API fonksiyonlarının parametrelerinde, başlangıçlarında yazan iki-üç harflik ek’lere bakalım istiyorum. Örnek olarak CreateProcess fonksiyonunu inceleyelim:

  
BOOL CreateProcessA(
  [in, optional]      LPCSTR                lpApplicationName,
  [in, out, optional] LPSTR                 lpCommandLine,
  [in, optional]      LPSECURITY_ATTRIBUTES lpProcessAttributes,
  [in, optional]      LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,
  [in]                BOOL                  bInheritHandles,
  [in]                DWORD                 dwCreationFlags,
  [in, optional]      LPVOID                lpEnvironment,
  [in, optional]      LPCSTR                lpCurrentDirectory,
  [in]                LPSTARTUPINFOA        lpStartupInfo,
  [out]               LPPROCESS_INFORMATION lpProcessInformation
);

Parametre önlerinde (sağdakiler) duran lp, b, dw eklerini gördünüz mü? Bunlar parametrenin alabileceği veri tiplerini temsil eder. Ve dikkat ettiyseniz tanımlanan veri tipleriyle (ortadakiler) benzerlikleri var. Bunu gereksiz veya küçük bir bilgi gibi görebilirsiniz ama bu işlerde bilginiz pek yoksa en çok hata alacağınız kısım veri tipleri olacaktır.

Aşağıda tüm preprefix’leri ve anlamlarını beliten tabloyu görebilirsiniz:

Prefix	Type	Description	Variable Name Example
b	BYTE or BOOL	boolean	BOOL bFlag; BOOL bIsOnFocus
c	char	Character - 1 byte	char cLetter
w	WORD	word
dw	DWORD	double word
i	int	integer	int iNumberOfNodes
u32	unsigned [int]	unsigned integer	unsigned u32Nodes
f or fp	float	float point - single precision	fInterestRate
d	double	float point - double precision	dRateOfReturn
n		short int
sz	char* or const char*	Pointer to null terminated char array.	char* szButtonLabel
H	HANDLE	Handle	HANDLE hModule; HMODULE hInstance;
p	-	Pointer	double* pdwMyPointer;
lp	-	Long Pointer	int* lpiPointer;
fn	-	Function pointer
lpsz		Long Pointer
LP		Long Pointer
I	-	Interface (C++ interface class)	class IDrawable …
S	-	Struct declaration	struct SContext { … }
C	-	Class declaration	class CUserData{ … }
m_	-	Private member variable name of some class	m_pszFileName
s_	-	Static member of a class	static int s_iObjectCount

Aklınızda bulunsun; windows api’lerin bu şekilde değişken isimlendirmesine macar notasyonu (hungarian notataion) deniyor.

Genel Data Types

Windows API fonksiyonlara girdi olabilecek veri tipleri, return edilebilecek veri tipleri vs. tüm api fonksiyonları bu data tiplerini kullanır.

Data Type	Definition	Description
BOOL	typedef int BOOL	Boolean variable true (non zero) or false (zero or 0)
BYTE	typedef unsigned char BYTE	A byte, 8 bits.
CCHAR	typedef char CHAR	An 8-bit Windows (ANSI) character.
DWORD	typedef unsigned long DWORD	A 32-bit unsigned integer. The range is 0 through 4294967295 decimal.
DWORDLONG	typedef unsigned __int64 DWORDLONG	64 bits usigned int.
DWORD32	typedef unsigned int DWORD32	A 32-bit unsigned integer.
DWORD64	typedef unsigned __int64 DWORD64	A 64-bit unsigned integer.
FLOAT	typedef float FLOAT	A floating-point variable.
INT8	typedef signed char INT8	An 8-bit signed integer.
INT16	typedef signed short INT16	A 16-bit signed integer.
INT32	typedef signed int INT32	A 32-bit signed integer. The range is -2147483648 through 2147483647 decimal.
INT64	typedef signed __int64 INT64	A 64-bit signed integer.
LPBOOL	typedef BOOL far *LPBOOL;	A pointer to a BOOL.
LPBYTE	typedef BYTE far *LPBYTE	A pointer to a BYTE.
LPCSTR, PCSTR	typedef __nullterminated CONST CHAR *LPCSTR	pointer to a constant null-terminated string of 8-bit Windows (ANSI) characters.
LPCVOID	typedef CONST void *LPCVOID;	A pointer to a constant of any type.
LPCWSTR, PCWSTR	typedef CONST WCHAR *LPCWSTR;	A pointer to a constant null-terminated string of 16-bit Unicode characters.
LPDWORD	typedef DWORD *LPDWORD	A pointer to a DWORD.
LPSTR	typedef CHAR *LPSTR;	A pointer to a null-terminated string of 8-bit Windows (ANSI) characters.
LPTSTR		An LPWSTR if UNICODE is defined, an LPSTR otherwise.
LPWSTR	typedef WCHAR *LPWSTR;	A pointer to a null-terminated string of 16-bit Unicode characters.
PCHAR	typedef CHAR *PCHAR;	A pointer to a CHAR.
CHAR	ANSI Char or char
WCHAR	Wide character 16 bits UTF16
TCHAR	-	A WCHAR if UNICODE is defined, a CHAR otherwise.
UCHAR	typedef unsigned char UCHAR;	An unsigned CHAR.
WPARAM	typedef UINT_PTR WPARAM;	A message parameter.

Diğer önemli data tipleri aşağıdaki gibidir.

Data Type	Description
HANDLE	32 bits integer used as a handle
HDC	Handle to device context
HWND	32-bit unsigned integer used as handle to a window
LONG
LPARAM
LPSTR
LPVOID	Generic pointer similar to void*
LRESULT
UINT	Unsigned integer
WCHAR	16-bit Unicode character or Wide-Character
WPARAM
HINSTANCE

Source Code Annotation Language (SAL)

Windows API’lerle çalışırken hangi parametrelerin değer döndürmek için kullanıldığını veya yalnızca girdi olarak kullanıldığını anlamak zor olabilir. Burada Windows’un kullandığı SAL yazım biçimi, hangi fonksiyon parametrelerinin input, readonly ve hangi parametrelerin output olduğunu _In_ veya _out_ gibi prefix’lerle bildirmeyi sağlar.

Aşağıda bu prefix’lerin ne anlam ifade ettiğini görebilirsiniz.

SAL Annotatio	Description
_In_	Input parameter - read only argument no modified inside the by the function. Generally has the const qualifier such as const char*.
In_Out	Optional input parameter, can be ignored by passing a null pointer.
_Out_	Output paramenter - Argument is written by the called function. It is generally a pointer.
Out_opt	Optional output parameter. Can be ignored by setting it to null pointer.
_Inout_	Data is passed to the function and pontentially modified.
_Outptr_	Output to caller. The value returned by written to the parameter is pointer.
Outptr_opt	Optional output pointer to caller, can be ignored by passing NULL pointer.

Yine CreateProcess fonksiyonu ile devam edersek örneği aşağıdaki gibidir:

  
BOOL WINAPI CreateProcess(
  _In_opt_    LPCTSTR               lpApplicationName,      // const char*
  _Inout_opt_ LPTSTR                lpCommandLine,          // char*
  _In_opt_    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpProcessAttributes,
  _In_opt_    LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes,     // 
  _In_        BOOL                  bInheritHandles,
  _In_        DWORD                 dwCreationFlags,
  _In_opt_    LPVOID                lpEnvironment,
  _In_opt_    LPCTSTR               lpCurrentDirectory,
  _In_        LPSTARTUPINFO         lpStartupInfo,
  _Out_       LPPROCESS_INFORMATION lpProcessInformation
);

Eğer kendimiz de SAL formatında bir fonksiyon yazmak istersek sal.h header’ını include etmemiz gerekiyor. Çünkü standart C/C++ dili arasında bu yazım biçimi yoktur. Ayrıca bu yazım biçimi yalnızca MSVC - Microsoft Visual C++ compiler üzerinde çalışır.

Eğer _opt_ prefix’i varsa NULL olarak o parametreyi geçebilirsiniz, fakat bu prefix yoksa parametreye input vermek zorunludur.

SAL yazım biçiminin kullanarak programla örneğini aşağıda görebilirsiniz:

  
#include <sal.h>     // Microsft's Source Code Annotation Language 
#include <iostream>

// Computes elementwise product of two vectors 
void vector_element_product(
      _In_ size_t size,
      _In_ const double xs[],
      _In_ const double ys[],
      _Out_      double zs[]
      ){
      for(int i = 0; i < size; i++){
          zs[i] = xs[i] * ys[i];
      }
}

void showArray(size_t size, double xs[]){
  std::cout << "(" << size << ")[ ";
  for(int i = 0; i < size; i++){
    std::cout << xs[i] << " ";
  }
  std::cout << "] ";
}

int main(){
  double xs [] = {4, 5, 6, 10};
  double ys [] = {4, 10, 5, 25};
  double zs [4];
  vector_element_product(4, xs, ys, zs);
  std::cout << "xs = "; showArray(4, xs); std::cout << "\n";
  std::cout << "ys = "; showArray(4, ys); std::cout << "\n";
  std::cout << "zs = "; showArray(4, zs); std::cout << "\n";

}

WinAPI’de Karakter Encoding

Type	Definition
LPSTR	char*
LPCSTR	const char*
LPWSTR	wchar_t*
LPCWSTR	const wchar_t*
LPTSTR	TCHAR*
LPCTSTR	const TCHAR*

Derinlemesine Windows API (0x01)

Windows DLL ve Header İlişkisi

Well Known DLLs

Main Headers

WinAPI Data Types

Function Prefix Types

Genel Data Types

Source Code Annotation Language (SAL)

WinAPI’de Karakter Encoding

Environment Variables

Kaynakça ve Referanslar

Derinlemesine Windows API (0x01)

Windows DLL ve Header İlişkisi

Well Known DLLs

Main Headers

WinAPI Data Types

Function Prefix Types

Genel Data Types

Source Code Annotation Language (SAL)

WinAPI’de Karakter Encoding

Environment Variables

Kaynakça ve Referanslar

Further Reading

Windows Portable Executable (PE) Dosyaları

Shell Link (.lnk) Binary Dosya Formatı

Derinlemesine Windows Objects ve Handles (0x01)